金属尖端对于表面拉曼散射有增强效果,尖端的角度对表面增强拉曼散射(SERS)的 影响很少有定量报道。为研究尖端角度大小与SERS的关系,利用数字微镜设备(DMD)进行无掩 模投影光刻制备了4组不同尖端角度的样品,分别为30°、60°、90°、120°。测量了样品对 应的SERS谱,研究了金属尖端角度对SERS的影响。结果表明: 锐角具有更好的表面增强拉曼散射效果,角度越小增强效果越明显;钝角情况下, SERS对角度 依赖的敏感度下降。

探讨了基于可见-近红外光谱的生物组织激光热毁损实时监测的可行性。采用5 W、 808 nm激光对新鲜离体猪肝进行了热毁损实验,在距离毁损中心4、8、12 mm处实时采集可见-近红外光谱(330～1100 nm), 选取波长720 nm的散射光强(R d 720)作为评判因子。结果表明:加热初期R d 720随组织温度升高而快速增强,光 谱测量点与毁损中心距离越小, R d 720上升越快；达到有效毁损后,若保持加热,则温度继续上升 而R d 720趋于平稳;停止加热后,组织温度逐渐恢复到室温,而R d 720微降后基本保持不变且远高于初始值。 由此可见,生物组织的可见-近红外散射光强可以作为激光热毁损实时监测的一项重要参数。

折反射式零位补偿检验是一种综合了Offner折射式和Maksutov反射式补偿检验优点的凹非球面检验 方法,补偿能力强,检测光路紧凑。大口径和大相对孔径非球面检验是制约其加工质量提高的难题,针对口径为4 m、 偏心率为1、顶点曲率半径为16 m的大口径凹抛物面反射镜,设计了折反射式零位补偿器。基于三级像差理论对补偿器的初始结构进行了 规划和计算,采用Zemax软件对初始结构参数进行了优化,得出了补偿器的最终结构,检验光路轴向尺寸约12 m,系统优化后剩余波相差为0.005λ。设计和仿真结果表明,这种折反射式零位补偿器对大口径凹非球 面镜的加工检测是非常有利的。

基于显示屏控制技术与校正原理,提出了一种改善LED显示屏亮度均匀性的算法。 通过CCD相机采集显示屏RGB图像,用数学形态学和模板匹配法确定灯点的位置并根据发光区 域的灰度值计算其相对亮度,生成每个灯点的校正参数,用脉冲宽度调制控制灯点的亮度。 实验结果表明提出的算法能有效改善显示屏的亮度均匀性,提高显示屏的显示质量并延长其使用寿命。

基于对比度塔形分解(CP)的图像融合方法具有良好的物理意义,却没有强调方向性的不足,为此 提出了一种具有方向性的对比度金字塔图像融合方法。对多聚焦图像进行对比度塔形分解,利用方向 滤波器组对高频加方向,得到不同方向的高频子分量。根据不同频率域特点,采用低频分量系数取加 权平均、高频分量系数绝对值取大的融合规则,对分解后的子图像进行融合。结果表明:用提出方法 得到的融合图像有较高的清晰度和空间分辨率。与基于CP和基于离散小波变换(DWT)的 融合方法相比,提出的方法既能保持对比度的含义,又可提供2n个方向信息。

为降低噪音影响、改善汽车车身反光造成虚假轮廓的现象,提出了一种视觉神经元双拮抗机制和 自适应双阈值相结合的轮廓提取算法。双拮抗机制算法依据视觉神经元双拮抗原理处理图像得到亮度特 征的轮廓,用扩展的大津法(Otsu)根据轮廓亮度分布自动选取高低阈值,对初步提取的轮廓进行双阈值 处理,得到最终的汽车轮廓。利用客观性能指标对实验结果进行评价,结果表明提出的算法提升了汽车 轮廓的完整性。与经典的轮廓提取算法相比,其计算复杂度低,对图像背景的适应性较强。

为了实现对两个明文进行同步安全加密,提出了联合离散多参数分数阶角变换与低维映射的 双图像加密算法。基于离散余弦变换(DCT)与Zigzag扫描建立了复合系数矩阵模型,通过反离散余弦 变换(IDCT)将两个明文融合成一幅图像;通过耦合Logistic映射,利用明文像素均值与外部密钥计算 其初始条件值,并迭代该耦合映射,输出2个随机序列;分别对这2个随机序列进行排序,设计位置数 组扰乱机制对复合明文进行置乱;将置乱密文分解为2个新分量, 利用Logistic映射与初始明文分别生成混沌随机与调制相位掩码,将2个新分量融合成临时密文;基于 离散分数角变换构建了新的2D多参数分数阶角变换,设计加密模型并完成图像加密。结果表明,与已有 双图像加密机制相比所提算法的保密性更佳,有更好的抗明文攻击特性。

为抑制连续激光器的长期频率漂移,以精密波长计为参考频率标准,由计算机控制可 实现连续激光无调制稳频。此方法从计算机获取波长计数据,利用数字比例积分微分(PID)计算 出输出给激光器的反馈电压值,从而修正激光器腔长、实现激光器频率的锁定。此方法可用于目前 商业激光器光谱范围内的任意波长,能在激光器频率可调节范围内任意频率点进行锁定。用此方法实现了对631 nm外腔 半导体激光器的锁定,获得了1 h频率不确定度为7.4 MHz、长期频率漂移率为±1.1 MHz/h的稳定锁定。

设计了一套高稳定度大能量输出的三波长Nd:YAG激光系统,用作激光清洗光源。该系统包括振荡级、 放大级及后续波长切换系统。为解决激光棒热致双折射效应造成的输出能量下降和输出不稳定,在 输出镜和激光工作物质之间插入λ1/4波片,并对波片的补偿效果进行了研究。结果表明：插入波片 后振荡级输出能量提高了10%, 稳定度明显提高。重复频率为10 Hz时, 1064 nm激光经放大后单脉冲 能量可达700 mJ, 其单次通过倍频晶体BBO, 得到532 nm激光的单脉冲能量为325.6 mJ, 四倍频后得 到266 nm激光的单脉冲能量为84 mJ。1 h内测得的三波长激光输出能量不稳定度均小于0.6%。

实际卫星在轨运动会对星地量子通信实验带来影响。星地间距离的变化导致信号时间间隔改变, 进而对量子通信中的时间同步带来干扰,降低成码率甚至无法成码。利用定点量子通信数据仿真星地 量子通信数据,可用于卫星发射前检测不同轨道高度下卫星信号的时间同步性能。通过分析时间同步 方案模拟了距离变化反映在信号光接收端的时间变动。用星地量子通信实验的实际数据对仿真模型进 行了验证,结果表明模型匹配程度较好。

为了提高测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)系统的整体性能,利用修正相干态光 源(MCS)可以优化光子数分布率的性质,设计了一种基于MCS的MDI-QKD系统。基于全局估计的 计算方法推导了密钥生成率与传输距离的关系,保证了在密性放大计算过程中单光子信息的充 分利用,得到较为精确的密钥率下限值。通过仿真分析将所提出的系统与基于预报单光子源(HSPS)的 MDI-QKD系统性能进行对比,结果表明MCS光源比HSPS光源的传输距离提高了9%,有效改善了系统性能。

基于激光边带注入法在铷原子蒸气中实现了电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储。为实现 对铷原子的相干操控,将主激光器的输出锁定在铷87原子D1线F=1→F′=2的跃迁谱线上,经6.8 GHz电光调 制器(EOM)调制后,负一阶频率边带与D1线F=2→F′=2跃迁频率共振。将负一阶频率 边带注入锁定从激光器,主激光器和从激光器输出的两束激光和铷原子的两基态超精细能级达到 双光子共振,实现相干操控铷原子。将主激光器和从激光器输出的两束激光作为探测光和耦合光输 入到铷泡中,通过操控两光束的波形和开关观察到电磁诱导透明、光脉冲的减速和存储。

为实现更经济的四粒子团簇态的概率隐形传输,提出了一种利用五粒子团簇态为量子信道的 隐形传态方案。基于解纠缠-隐形传输-重构纠缠方法,发送者在发送信息之前对信息态进行 一次控制非门操作和投影测量,将解纠缠的信息发送给接收者。在这个过程中发送者需要进 行2次Bell基联合测量和1次单粒子测量,接收者根据发送者的测量结果进行相应操作,得出 解纠缠的信息态。引入辅助粒子重构原始的未知信息态,信息传输成功的概率为4|a|2,提出的方案可以很好地应对一般窃听方式。

实现不同的量子信息过程通常需要不同的纠缠态，一个特殊的五粒子纠缠态已被证明可用于量子隐形传态、量子态共享以及量子密集编码等多个量子信息过程。 基于腔量子电动力学，提出此特殊五粒子纠缠态的制备方案。选择原子和腔场处于一定的初始态，让多个原子在腔场中发生相互作用，选择相互作用时间， 通过经典的幺正变换实现将五个原子制备于特殊的纠缠态。整个制备过程中原子和腔场之间没有能量的交换，无需进行任何量子测量， 这使得该方案在实验上更易实现。

为了将功能强大的神经网络应用到连续变量量子信息处理中,需要建立连续变量的量子 神经网络(QNN)模型。以相干态量子逻辑门为基元,基于QNN原理构建了由输入层、隐藏层和输出 层组成的量子线路,实现了连续变量相干态量子神经网络(CSQNN)功能。模型通过多控CNOT门 实现量子态操作,利用相位旋转门完成网络参数的学习训练。仿真结果表明在CSQNN辅助下,阻 尼系数为0.5的振幅阻尼信道的量子隐形传态保真度显著提高,趋近1, 说明提出的CSQNN模型能 有效处理连续变量量子信息。

研究了一个囚禁于对称双势阱中的二能级原子与单模腔场的相互作用。 通过求解薛定谔方程,给出了整个系统波函数解析解和原子能级粒子数反转的解析表达式。 分析了当腔场初始态分别为粒子数态、相干态以及热态时原子粒子数反转随时间的演化情况, 并考虑了原子质心运动对粒子数反转的影响。结果表明通过选择合适的腔场初始态、势阱位 置及相关因素,可以有效地控制原子的自发辐射率。

采用传输矩阵法对一维光子晶体的带隙结构进行了研究。当介质层的宽度发生改变时，带隙也随之相应地发生变化。数值分析结果表明:通过对介质层不同厚度的组合 可获得连续且更大的带隙, 运用此方法可在不改变光子晶体材料总体介质厚度的情况下获得理想的滤波效果。

研制了一套能连续探测海洋大气气溶胶光学性质垂直分布的船载小型米散射激光雷达系统,用 该系统于2015年5月和9月在青岛海域开展了海洋大气气溶胶观测实验。以同船搭载的Microtops II型手持式太阳光度计同步测量得到的气溶胶光学厚度作对比数据,比较了两种仪器的气溶胶光学 厚度测量结果,得到观测海域柱平均激光雷达比为32.4 sr, 标准偏差4.6 sr。由Fernald方法得到了实验海域夏季15 km以下 的气溶胶消光系数廓线。连续观测实验表明研制的船载米散射激光雷达结构紧凑,易于在船 载平台操作,能对海洋大气气溶胶的光学特性进行连续有效的高时空分辨率廓线测量。

为初步研究钴粒电镀镍层在无中子辐照的压水堆稳态工作条件下服役的可行性及极端事故工况对电镀镍层的影响,先后 将镀镍钴粒在2 MPa氦气环境下400°C、600°C热处理240 h、0.5 h。 用扫描电镜对电镀镍层的表面和断面形貌进行了表征,用能谱仪分析了镀层与基体的界面元素扩 散情况。结果表明镍镀层在居里温度358 °C附近的热膨胀系数突变以及钴基体在427 °C附近的 相变不会对镍镀层造成破坏性损伤,界面的元素互扩散使镀层与基体的结合更加紧密。

针对当前LTE网络数据传输优化算法对信道转移判断效率低、带宽占用率高、难以提升数据 传输质量等不足,提出了一种新的LTE网络数据传输优化算法。基于时分多址(TDMA)控制技术,结 合马尔科夫信道转移模型优化了信道带宽偏移轨迹;通过获取激发态-非激发态信道转移概率构建了 起伏追踪机制,对信道转移时的起伏特性进行筛选。仿真结果表明：与当前LTE网络数据传输中常 用的混频载波带通过滤算法、窄带噪声调整自适应过滤算法相比,所提算法进行数据传输所需的 带宽最低,而数据传输质量更高,信道传输性能更好。

提出了一种新型金属-绝缘体-半导体(MIS)混合表面等离子体结构,基于时域有限差 分法验证了该结构在归一化频率范围(0.243～0.271)a/λ内具有明显的TM模式带隙。在二维光子晶体层 移除或改变中间行空气孔半径构成线缺陷,形成混合波导结构1和2。分析表明入射光频率位于 带隙内的光子能量被很好地局域在低折射率层中,且只能沿线缺陷传输。当入射波长为1550 nm时,两 种波导的传输距离分别为18.41 μm、15.70 μm, 群速度极值分别为0.186c、0.166c, 品质因数达 到384.74、1042.50。此波导能通过光子晶体层的线缺陷控制低折射率层表面等离子体(SPP)激光的传输路径,为波导 器件的研究提供了有效的理论依据。